中古时代後期－电脑资讯科技起飞 (上)
「奔腾」家族的元老：Intel Pentium (1993 ━ 1999)
Pentium 的由来
其实 Intel 本来应该是打算延续过去的命名方式，将 80486 的下一代命名为 80586 的，但由於当时 Intel 对其他竞争厂商使用相近命名方式，甚至是在「命名数字」上超越 Intel 的作法感到困扰 (例如 AMD 搞了一款称为 Am5x86 的产品，看起来很像 586 世代，不过其实只是 486 ，而美国的商标法又规定纯数字不能作为商标使用，因此 Intel 就有了帮旗下产品取一个英文名字的需求，最後就决定定名为 Pentium，含意是由希腊语中的「penta」(第五，代表第五世代 x86 处理器) 与拉丁文中用於代表「元素」的字尾 -ium 组成 (代表 CPU 是电脑不可或缺的元素)。
Pentium 的主要改进
Pentium 比起 486 来说进步其实蛮明显的，首先是引入了超纯量架构 (Superscalar)，能在处理器核心中执行指令的平行运算，透过允许处理器同时分派多个指令给不同的功能单元处理，来让处理器能在一个时脉周期下执行多个指令，让处理器在相同的频率下能有更高的吞吐率 (throughput)，Pentium 具有两组资料路径 (datapath) 来达成这样的效果。
除了引入超纯量架构之外，Pentium 也开始真正具有现代化的指令管线化设计，成为具有 2 条 5 阶管线设计的循序处理超纯量 CPU。
至於 Pentium 的资料路径则提高至 64-bit，可以一次从记忆体提取两倍的资料量，但暂存器仍然为 32-bit，因此 Pentium 仍然是一款纯粹的 32 位元 x86 处理器。
第一代：P5 Microarchitecture
· 发布时间：1993 年 03 月 22 日
· 运作时脉：60 MHz ~ 66 MHz
· L1 快取大小：16 KB (资料与指令各 8 KB)
· 支援插槽：Socket 4 ( 273 针脚 PGA 封装)
· 电压需求：5 V
· 电晶体数：310 万枚
· 制造工艺：0.8 微米 (μm)
↑ Intel Pentium (P5, 80501)
从 Pentium 开始，我们区分 Intel CPU 产品换代的依据是以 Microarchitecture (微架构) 的开发代号区分，至於原因呢则是因为从 Pentium 开始，Intel 不再频繁的更换处理器销售时所使用的名称，以近来的产品而言，不论是 Ivy Bridge, Haswell, Broadwell, Skylake，通通都使用 Core i 与 Pentium、Celeron 的命名，因此光从名称其实已经很难判断处理器是哪一代了。
↑ Intel Pentium (P5) Die shot
P5 架构是 Pentium 处理器的第一代产品，产品代码为 80500 (工程样品) 与 80501，有 60 MHz 与 66 MHz 两个版本，使用 5 V 供电，快取也增大到 16 KB，基於 0.8 微米 BiCMOS 制造工艺，包含了 310 万个电晶体 (是前代的将近三倍)，不过 P5 的低时脉使其与 486 相比之下的效能优势并不明显，基於 5 V 的供电设计也带来较高的能源消耗。
↑ 两种不同的 Intel Pentium 封装方式
值得注意的是 Pentium 基本上是与上一代的 486 同时并存了蛮长一段时期，後来 Intel 还发展出了称为 Pentium OverDrive 的产品，OverDrive 在今天来说是「超频」的意思，而当年这款产品则是将 Pentium 经过大幅度的修改 (例如资料汇流排被降回 32-bit) 之後，让 Pentium 的部分新特性可以用於 486 的电脑系统上，让使用者可以不必重买整套电脑就能将现有的 486 电脑升级 (当然还是比不上全新的 Pentium 电脑的)。
另一件值得注意的事情是，早期基於 P5 微架构的 Pentium 处理器 (部分 60 MHz ~ 100 MHz 的型号) 内建的乘法表中，有 5 个数字有错误，在使用这些 Pentium 处理器进行浮点数除法时，在处理特定某些数字时就会得到不正确的结果，这事件称为 Pentium FDIV bug (由一位大学教授 Thomas Nicely 在 1994 年 10 月提出)。
↑ Intel Pentium 钥匙圈 (?)
尽管官方一开始以「正常使用下大约要七百年才会遇到这个问题，这几乎不可能发生，所以不是什么大问题」灭火，在网路上还可以找到当时台湾英特尔的公关是如何冷处理这件事情，不过要知道，电脑的本质其实就是计算机，消费者要一台算不出正确答案的计算机干啥呢？所以理所当然事件并未因此平息，最终越演越烈的媒体迫使 Intel 在 1994 年底召回所有早期的 Pentium 产品。至於召回去的东西最後如何呢？大部分被 Intel 做成钥匙圈了 XD
而且後来可能是发现有利可图吧？Intel 还真的有一段时间会把做坏的处理器拿去做成钥匙圈卖……
第二代：P54C Microarchitecture
· 发布时间：1994 年 10 月 10 日
· 运作时脉：75 MHz ~ 120 MHz
· FSB 时脉：50 MHz ~ 60 MHz
· L1 快取大小：16 KB (资料与指令各 8 KB)
· 支援插槽：Socket 5 ( 273 针脚 PGA 封装) / Socket 7 ( 321 针脚 PGA 封装)
· 电压需求：3.3 V
· 电晶体数：320 万枚
· 制造工艺：0.6 微米 (μm)
↑ Intel Pentium (P54C, 80502)
在 1994 年 10 月 Intel 推出了改良版的 Pentium 处理器，开发代号为 P54C (产品代码为 80502)，主要是将供电的部分修改为 3.3 V (後来当时与 Pentium 并存的 486 处理器也对应推出了 3.3 V 的版本) 并提供了新的电源管理功能与在 CPU 内整合了 APIC 与提供双向多工的能力。
除此之外加入了倍频器，运作时脉得以倍增并突破 100 MHz 大关，同时也是从此时开始，Pentium 与 486 之间的性能差距明显拉开，Pentium 的架构优势在时脉拉高之後带来了让人惊艳的效果，为了区别 P54C 与 P5 的差别，因此当时 P54C 又被称为 Pentium-S。
↑ Intel Pentium (P54C) Die shot
75 MHz 到 100 MHz 的 P54C 处理器中，也有部分型号有 P5 架构的 FDIV bug，因此同样在召回列表中。
至於其他的改变则主要出现在制程上，P54C 采用 0.6 微米制造工艺，电晶体数则微幅增加到 320 万。
↑ 用於 Socket 4 主机板的 Intel Pentium OverDrive
在这个时期里出现了第二种 Pentium OverDrive，但与前作的意义不同，主要是让 Socket 4 的主机板能使用时脉更高 ( 2 倍) 的 Pentium 处理器而不需要换成新的 Socket 5 (3.3 V 电压) 主机板。
後来 Intel 又推出了第三种 Pentium OverDrive，能让使用 Socket 5 主机板及 Pentium 75 ~ 100 MHz 的用户使用比目前更高的时脉 (倍频为 2.5 倍)。
第三代：P54CS Microarchitecture
· 发布时间：1995 年 06 月 10 日
· 运作时脉：133 MHz ~ 200 MHz
· FSB 时脉：60 MHz ~ 66 MHz
· L1 快取大小：16 KB (资料与指令各 8 KB)
· 支援插槽：Socket 7 ( 321 针脚 PGA 封装)
· 电压需求：3.3 V
· 电晶体数：330 万枚
· 制造工艺：0.35 微米 (μm)
↑ Intel Pentium (P54CS, 80502)
1995 年中释出的 P54CS 则是制造工艺提升至 0.35 微米，并将晶片本体的面积从 148 mm2 降至 91 mm2，以实现更高的时脉，除此之外没有太的变化。
↑ Intel Pentium (P54CS) dieshot
在 P54CS 与 P54C 之间则还有一款过渡时期的 P54CQS，是只降制造工艺，而不改变晶片本体面积的版本。
第四代：P55C Microarchitecture
· 发布时间：1997 年 01 月 08 日
· 运作时脉：120 MHz ~ 233 MHz
· FSB 时脉：60 MHz ~ 66 MHz
· L1 快取大小：32 KB (资料与指令快取各 16 KB) 4-way
· 支援插槽：Socket 7 ( 321 针脚 PGA 封装)
· 电压需求：3.3 V
· 电晶体数：450 万枚
· 制造工艺：0.35 微米 (μm)、0.28 微米 (μm)
↑ Logo 上这么大的 MMX，不难看出 Intel 多强调这个指令集的功用
P55C (产品代码 80503) 是 Pentium 产品线的最後一次改版，同时也是规模最大的改版，在 P55C 中首次引入了 MMX 指令集，同时也将时脉再次往上拉高并将原有的五阶管线深度改为六阶。
↑ Intel Pentium MMX (P55C) Die shot
为了弥补管线深度增加造成的分支预测失误率与减少分支预测失误时耗费的时间而强化相关功能并将 L1 快取的大小加倍、由 2-way 改为 4-way，同时晶片的 die size 也因此有明显上升 ( 91 -> 141 )。
↑ Pentium MMX 的正面
由於加入了 MMX 指令集，因此在市场上是以 Intel Pentium Processor with MMX Technology 发售，由於 die size 上升造成成本的提高 (单一一块晶圆能切出的 CPU 数量变少了)，当时售价相当高昂。
↑ Pentium MMX 的背面
同时期又推出了第四种 Pentium OverDrive MMX，可以让正在使用 Pentium 120 ~ 200 Mhz 的使用者使用更快的时脉 (倍频为 3 或 2.5 倍) 并享有 MMX 技术带来的优势。
↑ Intel Pentium OverDrive MMX
↑ 四种 Intel Pentium OverDrive 的比较
(由左而右依序为 Socket 4、Socket 3、Socket 5、Socket 5 或 Socket 7 (MMX) 四种)
笔电专属版本：Tillamook
· 发布时间：1997 年 08 月
· 运作时脉：166 MHz ~ 300 MHz
· FSB 时脉：66 MHz
· L1 快取大小：32 KB (资料与指令快取各 16 KB) 4-way
· 支援插槽：MMC-1 (280 针可携式电脑专用处理器卡匣)
· 电压需求：2.5 V
· 电晶体数：450 万枚
· 制造工艺：0.25 微米 (μm)
↑ 据说这个就是 Tillamook 的 MMC-1 模组的外型
Tillamook 这东西挺特别的，架构上大致与 P55C 相似，是只用於可携式电脑 (如笔记型电脑) 的版本，但时脉却比桌上型电脑使用的 P55C 还要更高，可以达到 300 MHz，除了规格很特别以外，外型也很奇特，是将 CPU 本体焊在一块称为 Mobile Module 的模组电路板上的组合。
采用的制造工艺也是所有 Pentium 当中最先进的，使用了 0.25 微米制造工艺，销售时命名为 Mobile Pentium MMX。
Pentium 家族中的贵族：Pentium Pro (1995 ~ 1998)
· 发布时间：1995 年 11 月
· 运作时脉：150 MHz ~ 200 MHz
· FSB 时脉：60 MHz ~ 66 MHz
· TDP：31.7 W ~ 44 W
· L1 快取大小：16 KB (资料与指令快取各 8 KB) 4-way
· L2 快取大小：256 KB / 512 KB / 1 MB
· 支援插槽：Socket 8 ( 387 针脚 PGA 封装)
· 电压需求：3.1 V ~ 3.3 V
· 电晶体数：550 万枚
· 制造工艺：0.50 微米 (μm) ~ 0.35 微米 (μm)
Pentium Pro 是 Intel 的第六代 x86 处理器 (有些人会称他为 i686)，基於全新发展的 P6 微架构，与以往的架构大有不同。
↑「长方形」的 Intel Pentium Pro，两颗晶片一颗是核心，另一颗是 L2 快取
Pentium Pro 的改变有很多，其中最鲜明的大概是整合入处理器本体 (这时期 Intel 还没有能力将 L2 快取整合到核心里面，因此只是把核心跟快取两块晶片封装在一起而已) 内的 L2 快取首次出现，从此让对高速记忆体有庞大需求的乱序执行 (Out-of-order Execution，可以降低管线造成的延迟) 成为可能 (因为 L2 快取纳入 CPU 本身之後就能以与 CPU 相同的时脉运作，而以往放在主机板上的 L2 快取则只能以 FSB 的时脉运作)，对性能提升打下了稳固的基础，而增加到 36-bit 的位址汇流排则允许 Pentium Pro 定址高达 64 GB 的记忆体。
↑ 笔者觉得这颗快取 1 MB 的顶级版本超帅的，这是最早的「黑盒版」CPU 吧 XD
除此之外 Pentium Pro 还引入了一些 RISC 处理器的特性，例如将复杂 x86 指令拆解成 RISC 形式指令或将简单 x86 指令结合成 RISC 形式指令的解码器等 ( x86 处理器全部都是 CISC 复杂指令集处理器)。
↑ 安装在 Socket 8 上的 Pentium Pro，确实很有 Pro 的气势
同时 Pentium Pro 的管线化设计也与 Pentium 有明显的不同，深度一口气提高到 14 阶 (当时称为超级管线，Super-pipeline)，也是首次可以支援多处理器 (至多可以同时安装四个 Pentium Pro)。
↑ 各位观众，四个 CPU 插槽！
此外，由於 Pentium Pro 只对 32 位元程式最佳化，因此在执行传统 16 位元程式时效能并不理想，甚至比 Pentium 还要差，因此在 Windows 9x 与 DOS 作业系统下表现不佳，在市场上表现可说是相当失败，又加上缺乏 MMX 指令集的问题，因此在图形计算方面也显得非常贫弱，在 Pentium MMX 出现之後就更显失色了。
↑ Intel Pentium Pro Die shot
(特别注意，L2 快取还没整合到核心上，所以还是看不到现代 CPU 里面大片同色的快取区域)
然後又加上 Pentium Pro 运作的温度超高 (这也让时脉拉不上去)，价格又超贵，集各种卖不出去的因素於一身，因此没多久就从市场上消失了。
↑ 隔壁小颗的 L2 Cache 晶片的 die shot
不过 P6 架构本身的重要性并不随著 Pentium Pro 的挫折而有所减损，实际上从 Pentium II 以降直到今日的 Core i7，除了中间的 Pentium 4 以外，全部都是以这 P6 架构为基础发展出来的。
AMD 初试啼声：AMD K5
· 发布时间：1996 年 03 月 27 日
· 运作时脉：75 MHz ~ 133 MHz
· FSB 时脉：50 MHz ~ 66 MHz
· L1 快取大小：24 KB (资料快取 8 KB，指令快取 16 KB)
· L2 快取大小：256 KB / 512 KB / 1 MB
· 支援插槽：Socket 5 ( 273 针脚 PGA 封装) / Socket 7 ( 321 针脚 PGA 封装)
· 电压需求：3.525 V
· 电晶体数：430 万枚
· 制造工艺：0.50 微米 (μm) ~ 0.35 微米 (μm)
↑ AMD K5 (5k86)
是的，AMD 终於出现了。AMD K5 是 AMD 第一次尝试从头到尾「靠自己」去设计一款 x86 处理器 (毕竟没得抄了，而且随著电脑产业产品生命周期的持续缩短，一直照抄下去永远被 Intel 抛在後面也不是办法)，因此也是非常有代表意义的一款产品，主要是设计用来对抗 Pentium，不过实际上显得有一点措手不及。
↑ AMD K5 的背面 (同样是 Socket 7 规格)
K5 可分为前期与後期两个阶段，前期的产品称为 SSA/5，後期则称为 5k86 (发布於 1996 年 10 月)，两款最後都是以 AMD K5 为名发售，其实两款产品大同小异，主要是运作时脉与制造工艺的不同，SSA/5 的时脉为 75 MHz 至 100 MHz，5k86 则是从 90 MHz 起跳，最高到 133 MHz，前者有一部份产品基於 0.50 微米制造工艺，後者则全部都基於 0.35 微米制造工艺。
K5 的设计其实以当时来说是相当先进的，比起与 Pentium 相似来说其实更接近 Pentium Pro，但毕竟 AMD 的财力与团队都不及 Intel，在开发过程中遇到的阻碍并不小，理想与实作的差距颇大 (例如 K5 的分支预测单元用了将近 Pentium 的五倍面积，但实际上性能却不及 Pentium)，因此最终 K5 的性能只能做到「接近」Pentium，而且时脉没办法像 Pentium 中期以後那样拉高。
↑ AMD K5 die shot
由於推出时间较晚加上性能表现不甚理想，因此 K5 并未获得广大回响，随著 Pentium 加入了 MMX 技术之後，缺乏 MMX 与 3D Now! 的 K5 也就逐渐在市场上销声匿迹了。
值得一提的是，AMD K5 也是 AMD 第一次使用 PR 值 (Performance Rating) 而不是实际时脉来命名处理器，有些人认为第一次这么做的是 AMD Athlon XP (例如 2300+)，其实并不是，例如 K5 PR 120 的实际时脉其实只有 90 MHz。
除此之外你可以从上面看到，AMD K5 使用与 Intel Pentium 相同的插槽 Socket 5 与 Socket 7，这是个人电脑发展史上极为罕有的情况，可以彼此互用。
↑ Socket 4,5,7,8 的比较
由於中古时代後期的 CPU 历史复杂很多，篇幅实在很难控制，因此本节的介绍就到这边，下篇将从 Intel Pentium II 与 AMD K6 开始介绍 (终於要进入站长我开始接触电脑的年代了啊……)。
终於要进入站长开始接触电脑的年代了，所以对我来说这边的内容格外的有亲切感。站长的第一台电脑是 IBM 推出的 Aptiva 2187-T01，时间点大概是在 1999 ━ 2000 年之间吧，当时是向电视购物买的 (嘿对，是阴森购物)，货是明日世界这间现在好像已经收掉的公司出的 (其实我也不知道为什么一直以来自己就很容易记住一些很琐碎的东西，说起来那时候我才五岁耶……)，还记得那时一口气来了四大箱 (主机、很大台的 CRT 萤幕、现在比较少看到的 Lexmark 印表机、根本只用过三次的 Acer 扫描器) 把我家的整个门口堆得满满的，叠起来比我还高两倍 (默)
於是这就是我接触电脑这玩意儿的开始，从无数的 try & error 中获取经验，自己学习怎么搞定拨接 Modem、学怎么重灌 Windows 98 SE、後来换了 ADSL (那时候只有 1.5 Mbps 的样子，启用日期是 2001/09/07，到现在已经 14 年了呢) 又基於好奇去研究这东西到底是怎么做到同时上网又能打电话的，有问题就去研究与尝试怎么搞定，就这样一头栽进这个世界里，一路走到了今天，而这台电脑到现在仍然放在我家里留做纪念 (也许哪天会变成骨董吧？)。
这次介绍的是CPU发展史 中古时代后期-电脑资讯科技起飞（上），下次介绍
CPU发展史中古时代后期-个人电脑开始普及的时代（中）！